Химия
8 класс
Вопрос
500 кг каменной соли, содержащей 98 % хлорида натрия, растворили в воде и через полученный раствор пропустили электрический ток. Образовавшийся хлор количественно ввели в реакцию с выделившимся в процессе электролиза водородом и получили хлористый водород, из которого приготовили 38 %-ный раствор соляной кислоты. Приняв, что выход продуктов электролиза равен 90 %, а выход хлористого водорода (с учетом потерь при его растворении в воде) составляет 85 %, установите:
а) уравнения реакций, происходящих на электродах, а также реакции разрушения амальгамы, полученной во время электролиза раствора хлористого натрия ртутным методом;
б) количество полученного 50 %-ного натриевого щелока (кг);
в) количество полученной соляной кислоты (кг).
Ответ
Электролиз раствора хлорида натрия ртутным методом происходит с образованием амальгамы натрия (раствора натрия в ртути) и выделением хлора
на катоде: Na++e+nHg→Na⋅nHg,
на аноде: 2Cl−−2e=Cl2.
Полученную амальгаму натрия разлагают водой
Na⋅nHg+H2O→NaOH+1/2H2+nHg.
В 500 кг 98 %-ной каменной соли содержится 500⋅0,98=−490кгNaCl.
Из 58,4 кг NaCl получается 40 кг NaOH,
из 490 кг NaCl - x кг NaOH,
x=335,6кгNaOH.
Если выход щелочи составляет 90 %, то будет получено 335,6⋅0,9=302кгNaOH, которые при концентрации раствора 50 % будут содержаться в 302:0,5=604 кг раствора.
Из 58,4 кг NaCl получается 35,5 кг Cl2,
из 490 кг NaCl - y кг Cl2,
y=297,8кгCl2.
При выходе 90 % будет получено 297,8⋅0,9=268кгCl2.
Из водорода, выделившегося в эквивалентном количестве, и хлора получен хлористый водород
H2+Cl2=2HCl.
Из 35,5 кг Cl2 получается 36,5 кг HCl,
из 268 кг 4Cl2 - z кг HCl,
z=275,5кгHCl.
Растворением этого количества хлористого водорода в воде можно получить 275,5:0,38=725 кг 38 %-ной соляной кислоты, а при выходе 85 % с учетом потерь при растворении образуется 725⋅0,85=616,25 кг 38 %-ной соляной кислоты.